深水天然氣處理平臺化學(xué)藥劑的適用性評估

李樹濤 蘭夕盈 陸 原 李 羽

（1. 中海油裝備技術(shù)有限公司，天津 300450；2. 中海油（天津）油田化工有限公司 天津 300450）

0 引言

人類對石油和天然氣的需求越來越大，但為響應(yīng)實(shí)現(xiàn)國家“雙碳戰(zhàn)略規(guī)劃”，未來天然氣的比例將逐步增加，預(yù)計(jì)到2025年中海油的天然氣的開采量提高到總采油氣量的20%以上，因此需要向更深的水域發(fā)展，但深水天然氣開采過程中的安全風(fēng)險(xiǎn)明顯高于原油開采，這其中不僅包括天然氣處理過程中的風(fēng)險(xiǎn)，還包括加藥過程中的泄露和堵塞風(fēng)險(xiǎn)。藥劑管線一旦發(fā)生泄露或堵塞，將引起現(xiàn)場天然氣處理管線設(shè)施的腐蝕和流程的波動，影響安全生產(chǎn)。因此，要求化學(xué)藥劑的對加藥系統(tǒng)的腐蝕性應(yīng)達(dá)到中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) SY/T0026-1999《水腐蝕性測試方法》[1]要求的低度腐蝕標(biāo)準(zhǔn)。目前大多數(shù)深水天然氣處理平臺加藥設(shè)施及管線采用了304奧氏體不銹鋼以上級別的鋼材和部分銅件，但也有少部分臨時(shí)加藥管線使用碳鋼管線。為此藥劑加注前需要對藥劑的自腐蝕性和配伍性劑進(jìn)行測試。本文對某深水天然氣處理平臺加藥系統(tǒng)進(jìn)行了腐蝕性和配伍性研究，為現(xiàn)場提供了技術(shù)參考。

1 材料與儀器

20#鋼和304鋼試樣符合中國石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 5405-1996[2]的要求，試樣尺寸為：40×13×2mm。標(biāo)準(zhǔn)銅片（型號T2）由撫順科瑞斯儀器有限公司加工制造，銅片腐蝕標(biāo)準(zhǔn)色板嚴(yán)格按照ASTM的D130標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行[3]。MS204型分析天平為METTLER TOLEDO公司生產(chǎn)。

2 試驗(yàn)方法

2.1 鋼的腐蝕速率測試

首先將一定量的藥劑原液倒入500mL玻璃絲扣瓶中，然后將稱好重量的標(biāo)準(zhǔn)試片用尼龍繩懸掛在瓶中，在50℃下放置168h，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，用酸洗液清洗鋼片，再用乙醇清洗后，用冷風(fēng)吹干，放入干燥器干燥4h后用MS204型分析天平稱重計(jì)算鋼的腐蝕速率。中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 0026-1999《水腐蝕性測試方法》[1]中的腐蝕等級如表1所示。

2.2 銅的腐蝕等級測試

圖1 平臺處理流程示意圖

表1 管道及儲罐內(nèi)介質(zhì)腐蝕性分級標(biāo)準(zhǔn)

測試方法同2.1。測試時(shí)間為24h，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，銅片用清水清洗，再用冷風(fēng)吹干，腐蝕結(jié)果的分級評定參考“SH/T 0232-1992（2004）液化石油氣銅片腐蝕試驗(yàn)法”[4]的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

3 結(jié)果與討論

3.1 平臺處理流程和使用藥劑情況

平臺處理流程如圖1所示。目前流程主要加注破乳劑、消泡劑、緩蝕劑和甲醇四種化學(xué)藥劑，為防止現(xiàn)場流程意外，破乳劑、消泡劑和緩蝕劑均具有兩種產(chǎn)品。其中，破乳劑P1的主要成分為酚胺樹脂基聚醚，P2的主要成份為有機(jī)胺聚醚和醋酸；消泡劑X1的主要及成份為改性硅油，X2為含硅聚醚；緩蝕劑的H1的主要成分為咪唑啉季銨鹽和巰基乙醇，H2為硫脲基咪唑啉酰胺。

圖2 平臺藥劑

3.2 藥劑自腐蝕測試

對藥劑進(jìn)行自腐蝕測試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示，銅片腐蝕結(jié)果如圖3所示。從表2可知，P2對20#碳鋼的腐蝕速率明顯超標(biāo)，對銅片也有略微腐蝕，很可能是因?yàn)楹写姿岬脑騕5-8]，故加注破乳劑P2時(shí)，需要特別注意藥劑原液不可流經(jīng)碳鋼管線和銅件，以免造成腐蝕，導(dǎo)致藥劑泄露；緩蝕劑H1對銅片有明顯腐蝕，這很可能是巰基乙醇導(dǎo)致的[9-11]，因此建議加注過程中，藥劑原液不宜接觸銅件，而緩蝕劑B2對銅片略有腐蝕，雖然相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)GB 11174-2011[12]對銅片腐蝕等級的要求為不大于1，但因?yàn)樵陲L(fēng)險(xiǎn)較大的氣田應(yīng)用，建議藥劑原液盡量避免長期接觸銅件，腐蝕原因很可能跟緩蝕劑分子結(jié)構(gòu)中含有S元素有關(guān)。因此，建議對緩蝕劑進(jìn)行優(yōu)化，使用不含硫的緩蝕劑。

3.3 配伍性測試

考慮到在測試分離器和生產(chǎn)分離器前，破乳劑和消泡劑加注點(diǎn)非常接近的原因，故對二者的配伍性進(jìn)行測試，保證藥劑不堵塞加藥加注管線。將P1或P2和X1或X2分別按照5∶1、1∶1、1∶5進(jìn)行復(fù)配，觀察復(fù)配后的穩(wěn)定性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3和圖3所示。幾種比例復(fù)配后，均未見沉淀分層現(xiàn)象，說明目前設(shè)計(jì)是允許的，但后續(xù)若有更替藥劑應(yīng)再次進(jìn)行配伍實(shí)驗(yàn)。

表2 藥劑自腐蝕測試結(jié)果

圖3 銅片腐蝕結(jié)果

表3 藥劑配伍性測試結(jié)果

圖4 藥劑配伍性測試結(jié)果圖

4 結(jié)語

（1）破乳劑P2中的醋酸是引起碳鋼和銅件腐蝕的主要原因，故加注破乳劑P2時(shí)，需要特別注意藥劑原液不可流經(jīng)碳鋼管線和銅件，以免造成腐蝕，導(dǎo)致藥劑泄露；

（2）含硫的緩蝕劑易引起銅腐蝕，建議其加注使用不含有銅件的加注系統(tǒng)；

（3）目前選擇的破乳劑和消泡劑，配伍性良好，因?yàn)槎呒铀廃c(diǎn)接近，故后續(xù)若有更替藥劑應(yīng)再次進(jìn)行配伍實(shí)驗(yàn)。